浅析氮化镓能为你提供什么

您可能没有听说过氮化镓（GaN，gallium nitride），但氮化镓（GaN，gallium nitride）正在迅速成为智能手机领域中越来越重要的技术。这种下一代半导体材料很可能会出现在您的下一个智能手机充电器以及城镇中的新5G无线电发射塔中。

包括GV（前Google Ventures）在内的公司多年来一直在向GaN研究投入资金，而这些投资似乎正在分红。这里有您需要了解的有关氮化镓的所有信息，以及为什么要引起关注。

什么是氮化镓，它能提供什么？

氮化镓（GaN，gallium nitride）是一种具有半导体特性的化合物，其研究可追溯到1990年代。使用GaN制造的电子组件包括二极管，晶体管和放大器。这使它与硅（您可能已经听说过的最流行的半导体材料）属于同一元素周期族。 GaN具有更宽的“带隙（band-gap）”，因此与硅基电子产品相比具有许多优势。带隙本质上衡量的是能量通过材料的难易程度。

GaN的特性包括更高的温度限制，高功率处理能力，以及电子迁移率是硅的1,000倍。但是，GaN并不真正适合直接替代当今小终端设备中用于低功耗应用处理器的硅晶体管。取而代之的是，GaN的效率在更高功率的情况下（其3.4eV与1.1eV带隙确实发挥作用）最有利。

GaN是优于硅的半导体，但价格更高。

GaN在终端设备领域显得特别有前途的是5G天线无线电和电源技术以及超快速充电配件。要记住的关键是，与传统的硅部件相比，GaN在较小的面积内具有更好的热效率和功率效率。

氮化镓充电器

智能手机用户越来越熟悉快速充电技术。 30W至40W现在很普遍，而有些公司甚至在推动60W充电。这些高功率充电器虽然不笨拙，但它们的尺寸已经开始逐渐增大，并且比其低功率充电器更耗散（浪费）了更多的热量。

氮化镓充电器

改用GaN可以缩小充电器的尺寸，同时还可以确保更凉爽，更安全的充电。使用氮化镓材料可将功率从充电器更有效地传递到设备。在高功率设备中，这一点尤为重要。例如，与电话相比，笔记本电脑需要更多的电量来充电，并且常常与大功率砖块混在一起。 GaN可以使笔记本电脑和其他大功率电子设备免费使用较小的充电器。

氮化镓充电器更小，效率更高。

例如，Belkin的新型GaN充电器可将电源效率提高40％。它们为笔记本电脑提供30W，60W和68W的功率，其外形尺寸不超过传统的低功耗充电插头。 Anker还通过其PowerPort Atom系列（如上图）达到60W来采用GaN技术，Aukey也提供其Omnia充电器系列。

有了氮化镓，笔记本电脑的充电器就不必像一块大砖头了。尽管该技术比传统的半导体材料要贵一点，所以不要指望每个制造商都立即进行转换。

GaN和5G

氮化镓还有助于应对5G无线技术的技术挑战。在更高的频率上对更多带宽的需求需要更多的功率和热量，而GaN非常适合处理。

GaN（氮化镓） 5G基站天线

回想一下GaN与硅基化合物器件相比具有更高的电子迁移率。这使其成为低于6GHz甚至甚至超过10GHz至100GHz的毫米波频率的合适材料。加上高功率和散热特性，该化合物在满足关键5G基站要求方面超过了硅。

氮化镓还有助于应对5G无线技术的技术挑战。在更高的频率上对更多带宽的需求需要更多的功率和热量，而GaN非常适合处理。

回想一下GaN与硅基化合物相比具有更高的电子迁移率。这使其成为低于6GHz甚至甚至超过10GHz至100GHz的毫米波频率的合适材料。加上高功率和散热特性，该化合物在满足关键5G基站要求方面超过了硅。

诸如功率放大器和无线电前端之类的基于GaN的电子产品可能会出现在广泛的5G设备中。从利用GaN较小特征尺寸的微蜂窝基站到主要关注热量浪费的大型发射器，一应俱全。氮化镓在其他耗电的5G技术中也可能至关重要。包括包络跟踪和波束成形天线阵列。

各种半导体材料的对比

氮化镓的最大缺点再次是其成本和对市场的不熟悉。 尽管研究逐渐使该技术变得更加负担得起，但对于超高频mmWave技术，其优势最为明显。 在6Ghz以下5G方面，GaN可能很难与硅的规模经济竞争。

总而言之，氮化镓可能是用于提高新兴5G技术效率的关键材料。 还要注意下一个电源适配器中的GaN。 在快速充电市场中，它已经是一个成长中的参与者。